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如何提高应力测试的测量精度 - 第1部分


采用误差补偿的应变技术已有几十年历史了。但是有多个因素会影响应变测量。本文的主要目的是解释应力测量的 误差来源,并阐述了如何在设计阶段对 测量的不确定性 进行评估。


基础问题

在采用应变片进行应力测试前,测试工程师需要在进行测量任务之前对以下问题进行评估,以提高测量不确定性:


  • 测量点何时将达到其 寿命周期?

  • 应变的 蕞大值 会是多少?

  • 是否存在 温度变化? 如果是,变化的速率会是多少?

  • 是否存在其他 外部因素(水, 湿度等)影响测量点?

  • 应变片黏贴在何种材质上 (不均匀,各向异性高吸湿性等)?

  • 是否需要调整零点?


零点相关测量

零点相关测量通常被理解为: 需要比较目前的测量值和数年,数月或数周前的测量值进行比较。在这类测试中,“调零” 非常关键,因为 零点漂移(外部环境的影响和温度的变化产生)会完全置入测量结果。


零点误差 对于小应变值尤其危险,因为会对测量值产生较大的 相对偏差。设备部件或结构的应变一般不会超过 100 um/m, 如果零点漂移为 100 um/m,将会产生 100 % 测量误差。


对于 结构监控 来说,持续测量总是和零点相关的,需要特别关注外部环境对应变片的影响。以保证测量的长期稳定性。因为剧烈的温度变化在长期测量中是无法避免的,温度系数需要足够的小。另外,有缺陷的安装会导致影响加剧,尤其对较小的信号幅度来说。


此外,水分子也会产生影响。由于应变片得到是集成的信号,因此无法区分有用和无用的信号。


非零点相关测量

非零点相关测试可以理解为:测量任务的调零与否不会产生任何的信息损失,只有 “调零”后的测量量 的变化是相关的(例如浴室的人体秤,其在开关后会自动去皮,不会产生任何信息损失)。"调零" 经常发生在 一次性负载测试 中(通常是短期测量),因此零点漂移时无关紧要的。


非常大的应变通常发生在破坏性测试中,意味着应变片具有足够的测量范围。但遗憾的是,通常在数周德准备工作后,安装在部件的应变片已经失效了。


实验室测试 通常可认为是非零点相关测试,因为外部条件(湿度和温度)都是温和的。


对于户外以及温度或湿度变化大的环境,零点漂移也会产生更大的影响。



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